滚动轴承的预紧

滚动轴承的预紧：

1 轴向预紧

2 定位预紧

3 定压预紧

4 最小轴向载荷的选取

5 径向预紧

6 成对安装角接触球轴承预紧

滚动轴承的预紧是指采用适当的方法使轴承滚动体和内，外套圈之间产生一定的预变形，以保持轴承内，外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行。预紧的目的是：增加轴承的刚度；使旋转轴在轴向和径向正确定位，提高轴的旋转精度；降低轴的振动和噪声；减小由于惯性力矩所引起的滚动体相对于内，外圈滚道的滑动；补偿因磨损造成的轴承内部游隙变化；处长延长轴承寿命。

按预载荷的方向可分为轴向预紧和径向预紧，在实际应用中，球轴承多采用轴向预紧，圆柱滚子轴承为径向预紧。

1 轴向预紧

在大多数应用场合，向心轴承通过轴向预紧主要目的是提高轴承的径向刚度和角刚度。轴向预紧还能改变刚度的变化规律。

对于角接触球轴承，径向载荷为零时，其轴向载荷Fa和轴向变形δn之间的关系可按下列近似的经验公式计算

式中

Ka —轴承的弹性变形系数。由于角接触球轴承的实际接触角α随轴向载荷的大小而变化,因此Ka不是常数；

Dw —滚动体直径（mm);

Z —滚动体数。

根据上式可以做出每个轴承的载荷-变形曲线，如图1-14所示。可以看出，当单个轴承没有预紧时，在轴向载荷作用下，轴承的轴向变形为δa1，如果轴承在有预紧载荷Fao时，则在同样的外加轴向载荷Fa作用下，轴承的轴向变形为δaII，显然δaII <δa1。因此，单列角接触球轴承可以用预紧的方法提高轴承的轴向刚度。

对于圆锥滚子轴承，径向载荷为零时，其轴向载荷Fa和轴向变形δa之间的关系式为

式中L W E—圆锥滚子有效长度。

两个相同型号的角接触球轴承或圆锥滚子轴承成对安装时，按照施加预载荷的方法，可分为定位预紧和定压预紧。

2 定位预紧

定位预紧是指轴承的轴向位置在使用过程中保持不变的一种轴向预紧方式，如图1-15所示，可以通过调整两轴承之间的隔套的宽度以获得一定的预紧量。

当两个相同型号的角接触球轴承成对安装时，其轴向载荷与变形的曲线如图1-16所示，图中两个轴承的载荷-变形曲线的交点，表示在预紧载荷Fao作用下，两个轴承的预紧变形量均为δao。当外加轴向载荷Fa作用于轴上后，轴将沿Fa的方向移动位移量δa，此时，轴承I 变形增加了δa ，轴承II的变形减少了δa 。

由图中可以看出，轴承I，II 的轴向变形量分别为

δa I =δa o + δa δa II =δa o -δa

相应地，轴承I，II 所受的轴向载荷为

FaI= Fao + ΔFa I

FaI= Fao -ΔFa I I

由力的平衡条件可得

Fa = Fa I- Fa I I

可以看出，在轴向载荷作用下，支承系统的轴向位移量仅为δa 。因此，成对安装角接触球轴承通过预紧可显著提高支承系统的刚度。

若增大Fa，使ΔFa I I=Fao ，则轴沿Fa方向的移动量δa=δao，此时轴承II完全不受载荷，则

δa I = 2δao

δa I I= 0

使轴承II 完全不随载荷的外加轴向载荷称为卸紧载荷。当预紧的轴承是一对相同型号的角接触球轴承时，其卸紧载荷为

如果外加轴向载荷Fa 大于上述值时，轴向载荷完全由轴承I承受。此时，成对安装的角接触球轴承仅起到单个轴承的作用，这种情况应当避免。

当两个型号相同的圆锥滚子轴承成对安装时，其轴向载荷与变形曲线如图1-17所示。从图中可以看出，成对安装的圆锥滚子轴承通过预紧可提高刚度一倍。

Fax=2Fao

3 定压预紧

定压预紧是指使轴承的轴向预紧载荷在使用中保持不变的一种轴向预紧方式。如图1-18所示，可以通过调整弹簧的压缩量以获得一定的预紧量。

当两个相同型号的角接触球轴承成对安装并采用定压预紧时，其同向载荷与变形曲线如图1-19所示。从图中看出，轴承I，II 在预紧载荷Fao 作用下，其预紧变形量均为δao ，当外加轴向载荷Fa作用于轴上后，轴沿Fa方向移动了δa，轴承II的外圈在弹簧作用下始终压紧内圈。由于弹簧的刚度与轴承的刚度相比很小，故可以近似地认为，在外加轴向载荷作用下，轴承I的变形量增加δa，而轴承II的变形量和预紧载荷保持不变。

与定位预紧相比，在相同预紧变形量时，定压预紧对支承系统轴向刚度的增加不显著。但在定位预紧时，轴和轴承座温度差所引起的轴向长度差，内外圈温度差引起的径向膨胀量等均会影响到预紧变形量，而定压预紧时，则不受影响。因此，必须根据具体技术要求选择预紧方式。通常，在要求高刚度时，选用定位预紧；在高速运转时，选用定压预紧。

4 最小轴向载荷的选取

预紧载荷的大小，应根据载荷情况和使用要求确定。一般地说，在高速轻载荷条件下，或是为了减小支承系统的振动和提高旋转精度，则选用较轻的预紧载荷；在中速中载荷或低速重载荷条件下，以及为了增加支承系统的刚度，则选用中预紧载荷和重预紧载荷。但预紧载荷过大，轴承的刚度并不能得到显著提高，反而使轴承中的摩擦增大，温度升高，轴承寿命降低。一般应通过计算并结合使用经验决定预紧载荷的大小。

定位预紧时，应使滚动体与滚道始终保持接触。此时，最小的轴向预紧载荷可按表1-45所列公式确定。

在实际应用中，要正确测定所施加的预紧载荷值是很困难的。可以采用测量轴承的起动摩擦力矩，测量轴承的轴向位移量，测量预紧弹簧的变形量，测量螺母紧固扭矩等方法预紧量。

5 径向预紧

径向预紧的目的是为了增加载荷区内的滚动体数，提高支承刚度。在高速圆柱滚子轴承中，径向预紧可以减小在离心力作用下，滚动体与滚道打滑的现象。

圆锥形内孔的轴承，用锁紧螺母调整内圈与紧定套的相对位置，减小轴承的径向游隙，实现径向预紧。

6 成对安装角接触球轴承预紧

面对面，背对背配置的成对角接触球轴承在轴承组装时就考虑了在预紧载荷作用下产生的轴向变形量，在相配置的两个轴承的内圈或外圈的端面上，磨去一定的预紧变形量，使单个轴承非基准端面凸出另一套圈基准端面的凸出量为δ。当成对轴承安装到轴和轴承座时，用紧固装置压紧端面，两轴承即处于预紧状态，如图1-20所示。该种轴承预紧载荷与凸出量的要求列于角接触球轴承尺寸表之前述部分。